纹影作为非接触流场显示手段已存在近百年,广泛应用于燃烧、流体力学和传热等研究领域。由于纹影定量化影响因素较多,在实验中通常用作定性观察和分析。常见的纹影系统有传统的“Z”字形纹影以及在这基础之上发展的彩色纹影。最近,又发展出了背景纹影。随着计算机技术,特别是图像处理技术的发展,纹影的定量化成为了可能。对于轴对称火焰温度的纹影定量化,涉及到计算机断层技术、数字图像处理技术以及盖斯定律和理想气体方程。“Z”字形纹影及彩色纹影需要通过标定来获得光线偏转角。而背景纹影是利用图像像素偏移来得到光线偏转角。本文对纹影定量化应用于火焰温度测量展开研究,主要工作和成果如下:1.对两种二维断层投影算法和两种三维断层投影算法在轴对称假设下的反演特性进行了比较。二维轴对称断层投影算法有直接积分法、Abel逆变换法,三维断层投影算法有Radon逆变换法和迭代重建法。比较结果显示直接积分法和Abel逆变换法误差最小。而Radon逆变换法在中心点附近受滤波函数影响较大,迭代重建法则在离散点数较少时误差较大。因此,三维算法在二维轴对称情况下并没有显示出优势;2.基于“Z”字形纹影系统,利用标准光度法,对纹影系统标定得到光线经过火焰的偏转角。标准光度法通过一个标定镜片来建立火焰纹影图像灰度值和光线偏转角之间的定量关系。接着基于轴对称假设来建立光线偏转角和折射率之间的关系,然后通过盖斯公式和理想气体假设得到火焰温度。最后将纹影定量化所得到的温度曲线和热电偶所测结果值比较,并分析了误差产生的原因,证明了标准光度法对纹影火焰定量化的有效性;3.通过Yosemite和剪切流粒子两种图像序列为对象比较了互相关算法和变分光流算法。运用基于变分光流的Horn-Schunck算法和Lucas-Kanade算法,在结合多尺度小波噪点背景的条件下,得到较互相关算法更光滑的火焰像素偏移场。最后选择了Lucas-Kanade变分光流算法作为背景纹影像素偏移算法。然后通过像素偏移得到光线偏转角,利用轴对称假设再结合盖斯公式和理想气体假设得到预混火焰温度。最后分析了背景纹影的灵敏度、误差来源,并得到了利用背景纹影测量的火焰温度二维分布及截面图。